ミトコンドリアを標的とするゲノム編集技術の開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H04523
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山田 勇磨 北海道大学, 薬学研究院, 准教授 (60451431)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 薬物送達システム / ミトコンドリア / ゲノム編集 / 遺伝子治療 / ナノカプセル

研究実績の概要

ミトコンドリアのゲノム変異と種々の疾患との関連が報告されており、本オルガネラを標的とした遺伝子治療が期待されている。本申請研究では、ミトコンドリア標的型ナノカプセル (MITO-Porter)を用いて標的ミトコンドリアへゲノム編集装置を運搬し、ミトコンドリア機能を遺伝子レベルで治療する事を目的とする。2022年度は、1. モデル疾患動物細胞を用いたゲノム編集の検証および2. 疾患動物を用いた評価について、下記に記載した計画で研究を進めた。
① モデル疾患動物細胞を用いたゲノム編集の検証： モデル細胞が保有するmtDNA変異をゲノム編集可能な装置をパッケージングしたMITO-Porterを調製し、モデル細胞ミトコンドリア内部にゲノム編集装置を導入した。細胞実験に移行する前に、単離したミトコンドリアでゲノム切断・編集の効率を評価した。
② 疾患動物を用いた評価： モデル疾患マウスを用いた治療効果を評価するために、病態回復の評価（心機能評価、肝機能、など）、細胞機能、ミトコンドリア機能の評価方法を確立した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Lubeck(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Lubeck
• [雑誌論文] Development of a Mitochondrial Targeting Lipid Nanoparticle Encapsulating Berberine (2023)
  • 著者名/発表者名: Hori Ikuma、Harashima Hideyoshi、Yamada Yuma
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 24 ページ: 903～903
  • DOI: 10.3390/ijms24020903
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fine‐tuning the encapsulation of a photosensitizer in nanoparticles reveals the relationship between internal structure and phototherapeutic effects (2022)
  • 著者名/発表者名: Kubota Fumika、Satrialdi、Takano Yuta、Maeki Masatoshi、Tokeshi Manabu、Harashima Hideyoshi、Yamada Yuma
  • 雑誌名: Journal of Biophotonics 巻: 16 ページ: e202200119
  • DOI: 10.1002/jbio.202200119
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recent advances in delivering RNA-based therapeutics to mitochondria (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada Yuma、Ishizuka Sen、Arai Manae、Maruyama Minako、Harashima Hideyoshi
  • 雑誌名: Expert Opinion on Biological Therapy 巻: 22 ページ: 1209～1219
  • DOI: 10.1080/14712598.2022.2070427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Innovative cancer nanomedicine based on immunology, gene editing, intracellular trafficking control (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada Yuma、Sato Yusuke、Nakamura Takashi、Harashima Hideyoshi
  • 雑誌名: Journal of Controlled Release 巻: 348 ページ: 357～369
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2022.05.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extrahepatic targeting of lipid nanoparticles in vivo with intracellular targeting for future nanomedicines (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Takashi、Sato Yusuke、Yamada Yuma、Abd Elwakil Mahmoud M.、Kimura Seigo、Younis Mahmoud A.、Harashima Hideyoshi
  • 雑誌名: Advanced Drug Delivery Reviews 巻: 188 ページ: 114417～114417
  • DOI: 10.1016/j.addr.2022.114417
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] mtDNA 変異モデルマウス細胞におけるゲノム編集装置の活性評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 1.野呂田楓、石塚宣、廣瀬みさ、真栄城正寿、渡慶次学、原島秀吉、山田勇磨
  • 学会等名: 日本薬学会第143年会
• [学会発表] ミトコンドリアDDSの夢： ミトコンドリア標的型ナノ医薬品の創出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山田 勇磨
  • 学会等名: 日本薬剤学会第37年会
  • 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリアDDSを基盤とした遺伝子細胞治療への挑戦 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山田 勇磨、原島秀吉
  • 学会等名: 第28回日本遺伝子細胞治療学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 治療用rRNA送達によるミトコンドリア遺伝子治療戦略の検証 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山田勇磨、丸山美菜子、原島秀吉
  • 学会等名: 日本核酸医薬学会第7回年会
  • 招待講演
• [図書] ミトコンドリア 疾患治療の新時代 (2023)
  • 著者名/発表者名: 柳 茂、三牧 正和
  • 総ページ数: 245
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-0409-8
• [備考] 北海道大学 大学院薬学研究院 薬剤分子設計学研究室HP
  • URL: https://www.pharm.hokudai.ac.jp/yakusetu/
• [備考] 北海道大学 大学院薬学研究院 HP
  • URL: https://www.pharm.hokudai.ac.jp/
• [産業財産権] ミトコンドリアゲノム編集用脂質ナノ粒子 (2023)
  • 発明者名: 山田勇磨、原島秀吉、他
  • 権利者名: 山田勇磨、原島秀吉、他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2023-027872